专利名称：高性能铸造亚共晶Al-Si-Cu-Mg合金的制作方法
技术领域：
本发明涉一种招合金材料，尤其是涉及一种高性能铸造亚共晶Al-Si-Cu-Mg合金。
背景技术：
Al-Si系合金的流动性好、铸件致密、不易产生铸造裂纹，具有良好的铸造性能、抗蚀性能和中等的切削加工性能，但是简单的二元Al-Si合金强度、硬度、韧性一般。铝合金的强化方法一般包括加工硬化、固溶强化、第二相强化、晶界强化和复合强化等。其中，提高铸造铝合金的强韧性的具体途径是熔体处理(变质、熔体的净化和纯化、晶粒细化)、合金化以及热处理等。Al-Si合金中加入Mg元素以后组织中出现Mg2Si强化相，Al-Si-Mg合金中加入Cu元素后，在一定范围内，随着Cu含量的提高，其强度显著增加，延伸率不断下降，合 金的热强性也不断增加。随着近年来航天航空工业和汽车工业的迅速发展，人们对铸件的可靠性等要求越来越高，同时对合金综合性能和特种性能的要求也不断提高，常规的铝合金已经不能满足一些交通、航天等领域对材料的要求，所以开发高性能铝合金成为迫切需要。
发明内容
发明目的
本发明通过熔炼、熔体净化、合金化、晶粒细化、变质工艺提供一种高性能铸造亚共晶Al-Si-Cu-Mg合金及其制备方法，制成的铸态合金具有良好的铸造性能、较高的延伸率以及良好的切削性能。技术方案
一种高性能铸造亚共晶Al-Si合金，其特征在于所述合金是由下述质量百分比的原料制备而成Si 6. 5-7. 5%, Cu I. 0-1. 5%, Mg O. 4-0. 6%, Sr O. 035-0. 045%, Zr O. 15-0. 25%,余量为Al。所述合金在金属型重力铸造条件下，室温抗拉强度大于220Mpa，延伸率大于4. 1%，布氏硬度大于85HB。优点效果
本发明的技术效果是通过熔炼、熔体净化、合金化、晶粒细化、变质综合处理工艺，能显著净化熔体，减少吸气量和杂质含量；细化初生α-Al，共晶组织由粗大的针片状变为细小的珊瑚状，合金内部形成强化相有Mg2Si、Al2Cu等。本合金在金属型重力铸造条件下，其室温抗拉强度大于220Mpa,伸长率大于4. 1%,布氏硬度大于85HB,本合金还具有良好的机械性能及流动性能，合金的综合性能得到显著提高。
具体实施例方式 本发明涉及一种高性能铸造亚共晶Al-Si合金，其特征在于所述合金是由下述质量百分比的原料制备而成Si 6. 5-7. 5%, Cu I. 0-1. 5%, Mg O. 4-0. 6%, Sr O. 035-0. 045%, ZrO. 15-0. 25%，余量为 Al。所述合金在金属型重力铸造条件下，室温抗拉强度大于220Mpa，延伸率大于4. 1%，布氏硬度大于85HB。本发明所述的高性能铸造亚共晶Al-Si合金，采用常规铝合金熔炼工艺，在Al-Si合金中加入合金强化元素Cu、Mg，晶粒细化元素Zr，变质元素Sr。其中最佳配比为Si6. 5-7. 5%, Cu I. 0-1. 5%,Mg O. 4-0. 6%, Sr O. 035-0. 045%, Zr O. 15-0. 25%，余量为 Al。所用覆盖剂为KCl和NaCl混合物(质量比为I :1)，加入量为1% (合金总质量的1%);精炼剂为3/4C2Cl6+l/4Na2SiF6的混合物，加入量O. 6%，Na2SiF6使用前要烘干。熔炼前将钟罩、撇渣勺、等熔炼工具和坩埚内壁清理干净，并预热喷刷涂料。石墨坩埚所用涂料配比(质量比)为滑石粉(90%)、水玻璃(10%)、余量水。熔炼金属工具涂料配比(质量比)为氧化锌(25 30%)、水玻璃(3 5%)、余量水。本发明所涉及的高性能铸造亚共晶Al-Si合金，其熔炼工艺为将坩埚预热至暗 红色，先将纯铝锭放入坩埚中，待纯铝熔化后，将预热至300°C左右的Al-Si中间合金压入熔体中，等熔体温度到达720°C后，再将预热后的Al-CiuAl-Zr中间合金压入熔体中。15min后用钟罩将纯镁(铝箔包裹)加入熔体中，并轻轻搅拌。保温一段时间，在熔体温度达到730°C时，加入精炼剂总量的2/3进行第一次精炼，精炼过程中要缓缓搅动钟罩(不要刮碰坩埚内壁及底部)，精炼完成后在加入变质剂中间合金Al-IOSr并在液面上撒入1/2的覆盖齐[J。保温20min后扒渣，再加入剩余的1/3精炼剂，随后扒渣并迅速加入剩余的1/2覆盖剂。降温到720°C，静置15min后浇注。浇注金属型模具温度为200°C。下面结合具体的实施例对本发明做进一步的说明
合金熔炼在7. 5KW坩埚式电阻炉中进行。实施例I
熔炼所用材料:高纯Al (99. 99%)、工业纯Mg (99. 9%)、中间合金Al-26Si、A1-50CU、Al-5Zr、Al-IOSr、分析纯 NaCl、分析纯 KCl、分析纯 Na2SiF6、C2Cl60原材料配比(重量百分比)Si6. 5%, Cu I. 0%, Mg O. 4%, Sr O. 035%, Zr O. 15%，余量为Al。按上述成分配制合金，先把高纯铝放入石墨坩埚中，熔炼温度设定720°C，待高纯铝完全熔化后加入Al-26Si中间合金，等其熔化后加入Al-50Cu、Al-5Zr，金属完全熔化后，用钟罩将工业纯镁(用铝箔包裹)压入合金液中，保温5min，在730°C时第一次加入精炼剂，用量为总量的2/3，精炼完成后加入变质剂中间合金Al-IOSr并在液面上撒入1/2的覆盖齐U。保温20min后扒渣，然后加入剩余的1/3精炼剂，随后扒渣并迅速加入剩余的1/2覆盖齐U。降温到720°C，静置15min后浇注。浇注金属型模具温度为200°C。细化剂Al_5Zr加入量为合金量的O. 15%，变质剂Al-IOSr加入量为O. 035%，精炼剂加入量为合金量的O. 6%。本合金在金属型重力铸造条件下，室温抗拉强度大于220Mpa,延伸率大于4. 1%,布氏硬度大于85HB。实施例2
熔炼所用材料和设备与实施例I相同。合金成分原材料配比(重量百分比)Si 7%，Cu 1.2%，Mg O. 5%，Sr O. 04%, ZrO. 2%，余量为Al。
按上述成分配制合金，先把高纯铝放入石墨坩埚中，熔炼温度设定720°C，待高纯铝完全熔化后加入Al-26Si中间合金，等其熔化后加入Al-50Cu、Al-5Zr，金属完全熔化后，用钟罩将工业纯镁(用铝箔包裹)压入合金液中，保温5min，在730°C时第一次加入精炼剂，用量为总量的2/3，精炼完成后加入变质剂Al-IOSr中间合金并在液面上撒入1/2的覆盖齐U。保温20min后扒渣，然后加入剩余的1/3精炼剂，随后扒渣并迅速加入剩余的1/2覆盖齐U。降温到720°C，静置15min后浇注。浇注金属型模具温度为200°C。细化剂Al_5Zr加入量为合金量的O. 2%，变质剂Al-IOSr加入量为O. 04%,精炼剂加入量为合金量的O. 6%。本合金在金属型重力铸造条件下，室温抗拉强度大于220Mpa,延伸率大于4. 1%,布氏硬度大于 85HB。实施例3
熔炼所用材料和设备与实施例I相同。 合金成分原材料配比(重量百分比)=Si 7. 5%，Cu I. 5%，Mg O. 6%，Sr O. 045%, Zr
O.25%，余量为Al。按上述成分配制合金，先把高纯铝放入石墨坩埚中，熔炼温度设定720°C，待高纯铝完全熔化后加入Al-26Si中间合金，等其熔化后加入Al-50Cu、Al-5Zr，金属完全熔化后，用钟罩将工业纯镁(用铝箔包裹)压入合金液中，保温5min，在730°C时第一次加入精炼剂，用量为总量的2/3，精炼完成后加入变质剂中间合金Al-IOSr并在液面上撒入1/2的覆盖齐U。保温20min后扒渣，然后加入剩余的1/3精炼剂，随后扒渣并迅速加入剩余的1/2覆盖齐U。降温到720°C，静置15min后浇注。浇注金属型模具温度为200°C。细化剂Al_5Zr加入量为合金量的O. 25%，变质剂Al-IOSr加入量为O. 045%，精炼剂加入量为合金量的O. 6%。本合金在金属型重力铸造条件下抗拉强度大于220Mpa,延伸率大于4. 1%,布氏硬度大于
8Mffi。
权利要求
1.一种高性能铸造亚共晶Al-Si合金，其特征在于所述合金是由下述质量百分比的原料制备而成Si 6. 5-7. 5%, Cu I. 0-1. 5%, Mg O. 4-0. 6%, Sr O. 035-0. 045%, ZrO.15-0. 25%，余量为 Al。
2.根据权利要求I所述的高性能铸造亚共晶Al-Si合金，其特征在于所述合金在金属型重力铸造条件下，室温抗拉强度大于220Mpa，延伸率大于4. 1%，布氏硬度大于85HB。
全文摘要
本发明涉及一种高性能铸造亚共晶Al-Si-Cu-Mg合金，所述高性能铸造亚共晶Al-Si-Cu-Mg合金包括下述质量百分比的原料Si6.5-7.5%，Cu1.0-1.5%，Mg0.4-0.6%，Sr0.035-0.045%，Zr0.15-0.25%，余量为Al。本发明这种高性能铸造亚共晶Al-Si-Cu-Mg合金在一定的熔炼、熔体净化、合金化、晶粒细化、变质工艺条件下具有较高的强度和良好的韧性。在金属型重力铸造条件下，本合金室温抗拉强度大于220Mpa，延伸率大于4.1%，布氏硬度大于85HB，适用于生产大型薄壁以及需承受高负荷的铝合金铸件。
文档编号C22C21/04GK102952975SQ20121043228
公开日2013年3月6日 申请日期2012年11月2日 优先权日2012年11月2日
发明者李润霞, 于宝义, 焦文祝, 吴雪峰, 杨叶 申请人:沈阳工业大学